Кривошипно шатунный механизм ваз 2170 реферат
Обновлено: 05.07.2024
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.
2) Типы и виды КШМ
а) Несмещенный (центральный) кшм, у которого ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала.
б) Смещенный кшм, у которого ось цилиндра смещена относительно оси коленчатого вала на величину а;
в) V-образный кшм (в том числе с прицепным шатуном), у которого два шатуна, работающие на левый и правый цилиндры, размещены на одном кривошипе коленчатого вала.
а)
Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные. К первым относится поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко вторым — блок цилиндров, головка блока, крышка блока распределительных зубчатых колес и поддон (картер). В обе группы входят также и крепежные детали.
Конструктивное исполнение деталей
Головка блока цилиндров предназначена для закрытия цилиндра, в ней размещаются впускные и выпускные каналы и клапана, а также форсунка или свеча. По типам головки блока цилиндров подразделяются на индивидуальные (а), групповые (б) и общие (в).
Головка блока цилиндров, как правило, изготавливается из алюминиевых сплавов методами точного литья с последующей механической обработкой и имеет очень сложную форму.
Головку крепят к блоку цилиндров болтами или шпильками, затяжка которых производится в определённой последовательности и с определённым моментом затяжки, рекомендованным заводом – изготовителем.
Цилиндр - одна из основных деталей машин и механизмов: полая деталь с цилиндрической внутренней поверхностью, в которой движется поршень.
Цилиндры также как и головка блока цилиндров бывают: индивидуальные, групповые и общие.
Существует два типа гильз.
"Сухие" это гильзы, не имеющие непосредственного контакта с охлаждающей жидкостью.
"Мокрые" это гильзы, наружная поверхность которых омывается охлаждающей жидкостью.
Мокрые гильзы обеспечивают хороший теплоотвод, и могут быть легко заменены при ремонте. Они чаще всего используются в дизельных двигателях с диаметром цилиндра более 120 мм, но иногда применяется в двигателях с меньшим диаметром цилиндра.
Сухие гильзы проще в изготовлении. Двигатели, снабженные сухими гильзами, обладают хорошей ремонтопригодностью. В случае износа гильзу можно легко заменить без расточки цилиндров. Сухие гильзы также можно использовать при ремонте двигателя, в котором раньше гильзы не применялись.
В большинстве современных двигателей легковых автомобилей цилиндры выполняются непосредственно путем расточки в блоке цилиндров. В случае, когда блок алюминиевый, на стенки цилиндров наносят специальные покрытия, а к сопрягаемым деталям (поршням и кольцам) предъявляются особые требования.
Внутренняя поверхность гильзы подвергается специальной обработке — хонингование, хромирование, азотирование. Гильзы отливают из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Рубашки и корпус блока цилиндров изготавливают обычно из того же материала, что и станина двигателя.
Поршень — деталь, предназначенная для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. Служит также для выполнения вспомогательных тактов по очистке и наполнению цилиндра. Как правило, оснащён поршневыми кольцами для улучшения герметичности системы цилиндр - поршень. Поршни бывают составными и несоставными.
Поршень подразделяется на две части: головку и направляющая часть (юбка). В головку входят днище, камера сгорания и канавки для колец. В юбке есть две бабышки для отверстия под палец.
Рис. 2. Шатунко-поршневая группа:
а — поршень; б — поршневые кольца; в — шатун; 1 — юбка поршня; 2 — бобышки; 3 — стопорные кольца; 4 — головка поршня; 5 — днище; 6 —канавки для установки поршневых колец; 7 — поршневой палец; 8 — компрессионные кольца; 9 — маслосъемное кольцо; 10 — нижняя крышка шатуна; 11 — вкладыши; 12 — бронзовая втулка; 13 — отверстие для смазкн поршневого пальца; 14 верхняя головка шатуна; 15 — стержень
Кольца бывают двух видов: компрессионные, служащие для исключения утечки газа из надпоршневого пространства и маслосъемные, предназначенные для удаления масла со стенок цилиндров.
Поршневой палец, служащий для шарнирного соединения поршня с шатуном, изготовляется пустотелым из стали с поверхностной закалкой токами высокой частоты. От продольного перемещения, что могло бы вызвать задиры на стенках цилиндров, палец удерживается в бобышках поршня при помощи двух стопорных колец, вставляемых в кольцевые выточки. Пальцы бывают закрепленными и незакрепленными.
Шатун предназначен для соединения поршня с коленчатым валом через палец. Совершает сложное качательное движение. Состоит из трех частей: верхняя головка шатуна, стержень, нижняя головка с крышкой для крепления на коленчатый вал.
Коленчатый вал предназначен для передачи крутящего момента потребителю и одновременного обеспечения возвратно-поступательного движения поршня за счет поворота кривошипа. У коленчатого вала есть носок и хвостовик, на котором установлен маховик.
Рис. 3 Коленчатый вал двигателя с маховиком:
1 - коленчатый вал двигателя; 2 - маховик с зубчатым венцом; 3 - шатунная шейка; 4 - коренная (опорная) шейка; 5 - противовес
Маховик - это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода, поршень, через шатун и кривошип, раскручивает коленчатый вал двигателя, который и передает запас инерции маховику. Маховик же передает крутящий момент через сцепление на коробку передач.
Запасенная в массе маховика инерция позволяет ему, в обратном порядке, через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. То есть, поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска), именно за счет отдаваемой маховиком энергии. Если же двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик конечно тоже помогает.
Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 21081
N=54,3 л.с. при n=5600 об/мин
Max частота вращения клеенчатого вала = 7,94 кгс·м
Диаметр поршня: D=76 мм
Ход поршня: S=60,6 мм
Радиус кривошипа: R=30,3 мм
Степень сжатия: е=9,0
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из поршня с поршневыми кольцами и пальцем, шатуна, коленчатого вала и маховика. Поршень 4 отливается из высокопрочного алюминиевого сплава. Поскольку алюминий имеет высокий температурный коэффициент линейного расширения, то для исключения опасности заклинивания поршня в цилиндре в головке поршня над отверстием для поршневого пальца залита терморегулирующая стальная пластина 5. Поршни, также как и цилиндры, по наружному диаметру сортируются на пять классов: Измерять диаметр поршня для определения его класса можно только в одном месте: в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу на расстоянии 51, 5 мм от днища поршня. В остальных местах диаметр поршня отличается от номинального, т.к. наружная поверхность поршня имеет сложную форму. В поперечном сечении она овальная, а по высоте коническая. Такая форма позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня из-за неравномерного распределения массы металла внутри поршня. На наружной поверхности поршня нанесены кольцевые микроканавки глубиной до 14 микрон. Такая поверхность способствует лучшей приработке поршня, так как в микроканавках задерживается масло. В нижней части бобышек под поршневой палец имеются отверстия для прохода масла к поршневому пальцу. Для улучшения условий смазки в верхней части отверстий под палец сделаны два продольных паза шириной 3 мм и глубиной 0, 7 мм, в которых накапливается масло. Ось отверстия под поршневой палец смещена на 1, 2 мм от диаметральной плоскости поршня в сторону расположения клапанов двигателя. Благодаря этому поршень всегда прижат к одной стенке цилиндра, и устраняются стуки поршня о стенки цилиндра при переходе его через ВМТ. Однако, это требует установки поршня в цилиндр в строго определенном положении. При сборке двигателя поршни устанавливаются так, чтобы стрелка на днище поршня была направлена в сторону передней части двигателя. По массе поршни сортируются на три группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5г. Этим группам соответствует маркировка на днище поршня: "Г", "+" и "-". Поршни, также как и цилиндры, по наружному диаметру сортируются на пять классов:
В запасные части поставляются поршни номинального размера только трех классов: А, С и Е. Этого достаточно для подбора поршня к любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты на классы с некоторым перекрытием. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С. На двигателе все поршни должны быть одной группы по массе, чтобы уменьшить вибрации из-за неодинаковых масс возвратно-поступательно движущихся деталей. Главное при подборе поршня обеспечить необходимый монтажный зазор между поршнем и цилиндром 0,025-0,045 мм. Кроме поршней номинального размера в запасные части поставляются и ремонтные поршни с увеличенным на 0, 4 и 0, 8 мм наружным диаметром. На днищах ремонтных поршней ставится маркировка в виде квадрата или треугольника. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0, 4 мм. а квадрат на 0, 8 мм. Поршневой палец 10 стальной, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно вращается в бобышках поршня. По наружному диаметру пальцы сортируются на три категории через 0,004 мм соответственно категориям поршней. Торцы пальцев окрашиваются в соответствующий цвет: синий первая категория, зеленый вторая и красный третья. Поршневые кольца обеспечивают необходимое уплотнение цилиндра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Кольца прижимаются к стенкам цилиндра под действием собственной упругости и давления газов. На поршне устанавливаются три чугунных кольца два компрессионных 7, 8 (уплотняюших) и одно (нижнее) маслосъемное 6, которое препятствует попаданию масла в камеру сгораний. Верхнее компрессионное кольцо 8 работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгораний и недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 7 имеет снизу проточку для собирания масла при ходе поршня вниз, выполняя при этом дополнительную функцию маслосбрасывающего кольца. Поверхность кольца для повышения износоустойчивости и уменьшения трения о стенки цилиндра фосфатируется. Маслосъемное кольцо имеет хромированные рабочие кромки и проточку на наружной поверхности, в которую собирается масло, снимаемое со стенок цилиндра. Внутри кольца устанавливается стальная витая пружина, которая разжимает кольцо изнутри и прижимает его к стенкам цилиндра. Кольца ремонтных размеров изготавливаются (так же, как и поршни) с увеличенным на 0, 4 и 0, 8 мм наружным диаметром. Шатун является стальным, обрабатывается вместе с крышкой, и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны. Коленчатый вал 25 отливается из высокопрочного специального чугуна и состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек. В теле вала просверлены каналы 14 для подачи масла от коренных шеек к шатунным. На заднем конце коленвала установлен маховик 24, отлитый из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый обод. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми заглушками 26. Для уменьшения вибраций двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми заодно целое с валом. Они уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе двигателя. Кроме того, для уменьшения вибраций коленчатый вал еще динамически балансируют, высверливая металл в противовесах.
1. Крышка шатуна; 2. Болт крепления крышки шатуна, 3. Шатун: 4. Поршень; 5. Терморегулирующая пластина поршня; 6. Маслосъемное кольцо; 7. Нижнее компрессионное кольцо; 8. Верхнее компрессионное кольцо; 9. Разжимная пружина: 10. Поршневой палец; 11. Вкладыш шатунного подшипника; 12. Упорные полукольца среднего коренного подшипника; 13. Вкладыши коренного подшипника; 14. Каналы для подачи масла от коренного подшипника к шатунному: 15. Держатель заднего сальника коленчатого вала: 16. Задний сальник коленчатого вала: 17. Штифт для датчика ВМТ: 18. Метка (лунка) ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндра; 19. Шкала в люке картера сцепления: 20. Метка ВМТ поршней l-гo и 4-го цилиндров на ободе маховика; 21. Шайба болтов крепления маховика: 22. Установочный штифт сцепления: 23. Зубчатый обод маховика: 24. Маховик; 25. Коленчатый вал; 26. Заглушка масляных каналов коленчатого вала; 27. Передний сальник коленчатого вала (запрессован в крышку масляною насоса); 28. Зубчатый шкив привода распределительного вала; 29. Шкив привода генератора: 30. А.Маркировка категории поршня по отверстию для поршневою пальца: 31. В.Маркировка класса поршня по наружному диаметру; 32. С. Маркировка ремонтною размера поршня, 33. D.Установочная метка; 34. I.Метки для установки момента зажигания; 35. II.Маркировка крышек коренных подшипников коленчатого вала (счет опор ведется от передней части двигателя).
Двигатель ВАЗ 21081
1. Коленчатый вал; 2. Крышка первою коренного подшипника; 3. Шкив привода распределительного вала; 4. Шкив привода генератора; 5. Передний сальник коленчатого вала; 6. Масляный насос; 7. Шатун; 8. Передняя защитная крышка зубчатого ремня; 9. Поршень; 10. Впускной клапан; 11. Выпускной клапан; 12. Ремень привода распределительного вала; 13. Шкив распределительного вала; 14. Задняя защитная крышка зубчатого ремня; 15. Сальник распределительного вала; 16. Передний корпус подшипников распределительного вала: 17. Распределительный вал; 18. Сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 19. Крышка головки цилиндров; 20. Крышка маслоотделителя; 21. Задний корпус подшипников распределительного вала; 22. Эксцентрик привода топливного насоса; 23. Датчик-распределитель зажигания; 24. Корпус вспомогательных агрегатов; 25. Отводящий патрубок рубашки охлаждения; 26. Свеча зажигания; 27. Головка цилиндров; 28. Блок цилиндров; 29. Держатель с задним сальником коленчатого вала: 30. Маховик: 31. Кронштейн с опорой передней подвески двигателя; 32. Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач и сцеплением); 33. Кронштейн с опорой левой подвески двигателя; 34. Кронштейн с опорой задней подвески двигателя; 35. Опора передней подвески двигателя; 36. Кронштейн передней подвески двигателя; 37. Масляный картер; 38. Указатель уровня масла; 39. Пробка отверстия для слива масла из картера; 40. Кронштейн левой подвески двигателя; 41. Опора левой подвески двигателя; 42. Кронштейн задней подвески двигателя; 43. Опора задней подвески двигателя.
Блок цилиндров . Все цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера в один общий узел блок цилиндров, отлитый из специального высокопрочного чугуна. При такой компоновке обеспечивается прочность конструкции, жесткость, компактность и уменьшается масса двигателя. Протоки для охлаждающей жидкости сделаны по всей высоте блока цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации блока цилиндров от неравномерного нагрева. Цилиндры блока по диаметру подразделяются на пять классов через 0,01 мм, обозначаемых буквами А, В, С, D. Е. Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны быть одного класса. При ремонте цилиндры могут быть расточены и отхонингованы под увеличенный диаметр поршней на 0, 4 и 0, 8 мм. Снизу блок цилиндров закрывается стальным штампованным картером 37. Картер имеет перегородку для успокоения масла. Между масляными картером и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси. К заднему торцу блока цилиндров крепится картер сцепления. Точное расположение картера относительно блока цилиндров и соосность коленчатого вала и первичного вала коробки передач обеспечивается двумя центрирующими втулками, запрессованными в блок цилиндров. Головка цилиндров 27 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки клапанов и седла, изготовленные из чугуна. Седла, предварительно охлажденные в жидком азоте, вставлены в гнезда нагретой головки цилиндров. Благодаря этому обеспечивается надежная и прочная посадка седел в головке. Между головкой и блоком цилиндров установлена специальная безусадочная прокладка на металлическом каркасе. Головка центрируется на блоке цилиндров двумя втулками и крепится к нему десятью болтами. В верхней части головки цилиндров расположены пять опор под шейки распределительного вала 17. Опоры выполнены разъемными. Верхняя половина находится в корпусах подшипников 16 и 21 (переднем и заднем), а нижняя в головке цилиндров. Установочные втулки корпусов подшипников распределительного вала размещены у шпилек крепления корпусов. Отверстия в опорах обрабатываются в сборе с корпусами подшипников, поэтому они невзаимозаменяемы, и головку цилиндров можно заменять только в сборе с корпусами подшипников.
Поршни отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава и термически обработаны. Головка поршня — цилиндрическая с плоским днищем. На цилиндрической поверхности головки проточены три канавки: в двух верхних установлены компрессионные кольца, а в нижней — маслосъемное. В канавке под маслосъемное кольцо с обеих сторон выполнены прорези для того, чтобы не перегревались трущиеся поверхности юбки поршня от тепла, идущего от днища поршня. По этим же прорезям отводится в картер двигателя масло, снимаемое маслосъемным кольцом. Под канавкой для маслосъемного кольца выполнена фаска и на ней — по два отверстия с обеих сторон, которые тоже служат для отвода масла, скапливающегося под маслосъемным кольцом.
Юбка поршня овальная в поперечном сечении и бочкообразная в продольном. Большая ось овала расположена в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Величина овальности поршня составляет 0,39— 0,43 мм. Наибольший диаметр юбки поршня располагается на 8 мм ниже оси поршневого пальца. Диаметр юбки плавно уменьшается и в направлении к днищу и в противоположном направлении: максимальное уменьшение диаметра на кромке фаски под нижней канавкой составляет 0,034—0,064 мм, на нижней кромке опорной части юбки — 0,050—0,080 мм. Ось отверстия под поршневой палец смещена от средней плоскости на 1,5 мм в правую (по ходу автомобиля) сторону для уменьшения шума от перекладывания поршня от одной стенки гильзы к другой при изменении направления движения поршня (вверх — вниз).
В тело поршня между нижней канавкой и отверстием под поршневой палец залита стальная терморегулирующая вставка, служащая для уменьшения деформаций поршня при нагревании до рабочей температуры и уменьшения первоначальных монтажных зазоров при сборке. Поршни устанавливаются в гильзы той же размерной группы с зазором 0,024—0,048 мм.
Для обеспечения требуемого зазора поршни и гильзы разделены (по диаметру) на пять групп, обозначенных соответствующей буквой, которая выбивается на днище поршня и наносится на наружной поверхности нижней части гильзы (табл. 4.1).
Для улучшения приработки поверхность поршня покрыта (электролитическим способом) слоем олова толщиной 0,001— 0,002 мм.
Поршневые кольца. Компрессионные кольца отлиты из чугуна: верхнее — из высокопрочного чугуна, обладающего высокой упругостью; нижнее — из серого чугуна. Верхнее компрессионное кольцо работает в наиболее тяжелых условиях (при высоких температуре и давлении, а также при недостатке смазки). Для увеличения износостойкости его наружная поверхность, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем хрома. Слой хрома значительно увеличивает срок службы верхнего кольца. Это способствует также увеличению срока службы нижнего кольца цилиндра.
Рис. 4.4. Установка поршневых колец на поршень: 1 — верхнее компрессионное кольцо; 2 — нижнее компрессионное кольцо; 3 — кольцевой диск; 4 — осевой расширитель; 5 — радиальный расширитель
Наружная цилиндрическая поверхность нижнего компрессионного кольца покрыта слоем олова толщиной 0,006—0,012 мм (или вся поверхность кольца имеет фосфатное покрытие), что улучшает его приработку. На внутренней цилиндрической поверхности нижнего компрессионного кольца имеется выточка (рис. 4.4), благодаря которой новые кольца, установленные в цилиндр, несколько выворачиваются и соприкасаются с цилиндром только кромкой. Это ускоряет и улучшает приработку колец к зеркалу цилиндра. На поршень кольцо должно быть установлено выточкой кверху. Нарушение этого условия вызывает резкое возрастание расхода масла и дымления двигателя. Верхнее кольцо выточки не имеет.
Маслосъемное кольцо — сборное, четырех- или трехэлементное. Четырехэлементное кольцо состоит из двух стальных кольцевых дисков 3 и двух стальных расширителей: осевого 4 и радиального 5. Трехэлементное маслосъемное кольцо состоит из двух стальных кольцевых дисков и одного стального двухфункционального расширителя. Рабочая цилиндрическая поверхность (прилегающая к цилиндру) кольцевых дисков покрыта слоем хрома толщиной 0,080—0,130 мм.
Поршневые пальцы плавающего типа (они не закреплены ни в поршне, ни в шатуне) изготовлены из низколегированной стали методом холодной высадки. Наружная поверхность пальца подвергнута углеродонасыщению на глубину 1—1,5 мм и закалена нагревом ТВЧ до твердости HRC 59—66. Наружный диаметр пальца — 25 мм.
Чтобы предупредить стук пальцев, их подбирают к поршням с минимальным зазором, допустимым по условиям смазки. Так как линейное расширение материала поршня примерно в 2 раза больше, чем у пальца, то при комнатной температуре палец входит в отверстия бобышек поршня с натягом.
К шатуну палец подбирается с зазором от 0,0045 до 0,0095 мм. Для удобства подбора пальцы, шатуны и поршни разделены на размерные группы (табл. 4.2).
В поршне палец удерживается двумя стопорными кольцами, изготовленными из круглой пружинной проволоки диаметром 2 мм. Кольца имеют отогнутый в сторону усик. Стопорные кольца устанавливают при помощи плоскогубцев таким образом, чтобы усик был обращен наружу.
Шатуны — стальные кованые со стержнем двутаврового сечения. В поршневую головку шатуна запрессована тонкостенная втулка из оловянистой бронзы. Кривошипная головка шатуна — разъемная. Крышка кривошипной головки крепится к шатуну двумя болтами со шлифованной посадочной частью.
Болты крепления крышек и гайки шатунных болтов изготовлены из легированной стали и термически обработаны.
Крышки шатунов обрабатываются в сборе с шатуном, и поэтому их нельзя переставлять с одного шатуна на другой. Для предотвращения возможной ошибки на шатуне и на крышке (на бобышке под болт) выбиты порядковые номера цилиндров. Они должны быть расположены с одной стороны. Кроме того, углубления в крышке и шатуне для фиксирующих выступов вкладышей также должны находиться с одной стороны.
Для обеспечения динамической уравновешенности двигателя суммарная масса поршня, поршневого пальца, колец и шатуна, устанавливаемых в двигатель, может иметь разницу по цилиндрам не более 12 г, что обеспечивается подбором деталей соответствующей массы. По деталям разница в массе может быть: поршней — 4 г, шатунов — 18 г, поршневых пальцев — 2 г. Для обеспечения вышеуказанной разницы в массе деталей в одном двигателе (12 г) шатуны по массе разбиваются на четыре группы и должны подбираться для одного двигателя с разницей не более 5 г.
Коленчатый вал - отлит из высокопрочного чугуна, имеет пять опор, в сборе с маховиком и сцеплением динамически сбалансирован (допустимый дисбаланс — не более 35 г·см). Диаметр коренных шеек — 64 мм, шатунных — 58 мм. Шатунные шейки полые. Полости в шатунных шейках закрыты резьбовыми пробками и предназначены для дополнительной очистки масла, поступающего на шатунные шейки. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении коленчатого вала, в полостях шатунных шеек отлагаются металлические частицы продуктов износа, содержащиеся в масле.
Масло к полостям шатунных шеек подводится по отверстиям в щеках вала из кольцевой канавки на вкладышах коренных шеек коленчатого вала. К коренным шейкам масло поступает из масляной магистрали по каналам в перегородках блока.
Рис. 4.5. Передний конец коленчатого вала: 1 и 2 — упорные шайбы; 3 — вкладыш подшипника; 4 — крышка подшипника; 5 — штифт; 6 — шайба упорная
Осевое перемещение коленчатого вала ограничивается двумя упорными сталеалюминиевыми шайбами 1 и 2 (рис. 4.5), расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника. Передняя шайба 1 антифрикционным слоем обращена к стальной упорной шайбе 6 на коленчатом валу, задняя шайба 2 — к щеке коленчатого вала. Передняя шайба удерживается от вращения двумя штифтами 5, запрессованными в блок и крышку коренного подшипника. Выступающие концы штифтов входят в пазы шайбы. Задняя шайба удерживается от вращения своим выступом, входящим в паз на заднем торце крышки коренного подшипника. Величина осевого зазора составляет 0,125—0,325 мм.
На переднем конце коленчатого вала на шпонках установлены стальная упорная шайба, шестерня привода распределительного вала, маслоотражатель и ступица шкива коленчатого вала. Все эти детали стянуты болтом, ввертываемым в передний торец коленчатого вала. Шпоночный паз в ступице шкива уплотняется резиновой пробкой. К ступице шестью болтами крепится шкив коленчатого вала, от которого двумя ремнями приводятся во вращение вентилятор, крыльчатка водяного насоса и шкив генератора. На шкиве смонтировано специальное устройство — демпфер, служащий для гашения крутильных колебаний коленчатого вала, благодаря чему уменьшается шум и облегчаются условия работы шестерен привода распределительного вала. Демпфер состоит из чугунного диска, напрессованного через эластичную (резиновую) прокладку на цилиндрический выступ шкива коленчатого вала.
На шкиве коленчатого вала нанесена одна метка, а на диске демпфера — три метки (рис. 4.6), служащие для определения верхней мертвой точки (ВМТ) и установки зажигания.
Метка на шкиве и третья метка на диске демпфера должны находиться друг против друга. Взаимное смешение меток указывает на выход из строя демпфера. При совмещении с ребром-указателем на крышке распределительных шестерен третьей метки (по направлению вращения) на диске демпфера поршни первого и четвертого цилиндров находятся в ВМТ. Вторая метка соответствует положению 5° до ВМТ и служит вместе с третьей меткой для установки зажигания на неработающем двигателе.
Первая метка соответствует положению 12° до ВМТ и служит вместе со второй и третьей метками для контроля правильности установки зажигания на работающем двигателе.
Передний конец коленчатого вала уплотнен резиновой манжетой с маслоотражателем, запрессованным в крышку распределительных шестерен. На маслоотражателе имеется отбортовка, отводящая масло, стекающее по стенке крышки. Для облегчения работы манжеты перед ней на коленчатом валу установлен еще один маслоотражатель.
Задний конец коленчатого вала уплотнен набивкой из асбестового шнура, пропитанного антифрикционным составом и покрытого графитом.
Набивка заложена в канавки блока цилиндров и специального держателя, который крепится двумя шпильками к блоку. На шейке коленчатого вала под набивкой имеется микрошнек, а перед набивкой — гребень, служащий для отбрасывания масла из зоны уплотнения. Стыки держателя уплотнены резиновыми прокладками Г-образной формы. В заднем торце коленчатого вала расточено гнездо для установки шарикоподшипника первичного вала коробки передач.
Маховик отлит из серого чугуна. Он крепится к фланцу на заднем конце коленчатого вала четырьмя шлифованными болтами.
Момент затяжки гаек болтов — 76— 83 Н·м (7,6—8,3 кгс·м). Гайки законтрены отгибной пластиной. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером. Перед сборкой с коленчатым валом маховик статически балансируют (табл. 4.3).
Двигатель — это агрегат, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую работу. На отечественных легковых автомобилях устанавливаются поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива внутри цилиндров двигателя, преобразуется в механическую работу, используемую для передвижения автомобиля. Для обеспечения нормальной работы двигатель внутреннего сгорания имеет следующие механизмы и системы:
- кривошипно-шатунный механизм;
Содержание
1.Введение
2.Устройство КШМ
3. Неисправности КШМ и способы их устранения
4. Инструменты применяемые при выполнении технического обслуживания и ремонта КШМ.
5 .Техническое обслуживание и ремонт КШМ.
6. Техника Безопасности при ремонте
Вложенные файлы: 1 файл
Курсовая.docx
Реферат
Выполнил обучающийся гр. 326
Макаров Е.С.
Проверил преподаватель
Попов С.С.
Содержание
1.Введение
2.Устройство КШМ
3. Неисправности КШМ и способы их устранения
4. Инструменты применяемые при выполнении технического обслуживания и ремонта КШМ.
5 .Техническое обслуживание и ремонт КШМ.
6. Техника Безопасности при ремонте
1. Введение
Двигатель — это агрегат, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую работу. На отечественных легковых автомобилях устанавливаются поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива внутри цилиндров двигателя, преобразуется в механическую работу, используемую для передвижения автомобиля. Для обеспечения нормальной работы двигатель внутреннего сгорания имеет следующие механизмы и системы:
- кривошипно-шатунный механизм;
- газораспределительный механизм;
- систему охлаждения;
- систему смазки;
- систему питания;
- систему зажигания.
На легковых автомобилях отечественного производства применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках — двухтактные
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих силу давления газов, во вращательное движение коленчатого вала.
Условно элементы КШМ (кривошипно-шатунного механизма) можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные.
К неподвижным элементам относятся блок цилиндров, головка блока цилиндров, картер с подшипниками коленчатого вала и поддоном, соединяющие их детали. Все это образует остов двигателя.
Подвижными элементами механизма являются поршень, поршневые кольца, поршневой палец, шатун с подшипниками, коленчатый вал с маховиком, соединяющие их детали.
Поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы в сборе образуют поршневую группу.
2. Устройство КШМ.
Схема КШМ:
1.Вкладыш (подшипник скольжения).
2.Втулка верхней головки шатуна.
3.Поршневые кольца.
4.Поршень.
5.Поршневой палец.
6.Стопорное кольцо.
7.Шатун.
8.Коленчатый вал.
9.Крышка шатунного подшипника (крышка вкладыша)
Поршень.
Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или на оборот,- нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки,где размещаются поршневе кольца (компресионные и маслосъемные ). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удале нию излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.
Шатун.
Коленчатый вал.
Изготовлен из стали или чугуна высокой прочности. Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.
Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид, упруго соединенных между собой дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Блок и головка блока цилиндров.
Блок цилиндров и головка блока цилиндра отливается из чугуна ( реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные - выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованное крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
3. Неисправности КШМ и способы их устранения.
Неисправность ступицы шкива коленчатого вала
Ослаблено крепление гидротрансформатора
Ослаблены или пережаты приводные
ремни
Неисправна система выпуска отработавших газов
Трещина в маховике
Увеличен зазор в коренном подшипнике
Увеличен зазор в шатунном подшипнике
Заменить шкив коленчатого вала
Затянуть болты крепления гидротрансформатора
Заменить или натянуть приводные ремни согласно нормам
Проверить и при необходимости отремонтировать систему выпуска
отработавших газов
Осмотреть и при необходимости заменить маховик
Заменить коренной подшипник
Заменить шатунный ПОДШИПНИК
Легкий стук прогретого
двигателя
Детонация двигателя
Ослаблено крепление гидротрансформатора
Утечка выхлопных газов в системе выпуска отработавших газов
Увеличенный зазор в подшипника шатуна
Проверить качество топлива
Проверить и установить необходимый угол опережения зажигания
Затянуть болты крепления гидротрансформатора
Проверить и затянуть болты крепления, при необходимости заменить прокладку
Заменить подшипник шатуна
Стук при запуске, который
длится несколько секунд
Моторное масло низкого качества или не соответствует климатическим условиям эксплуатации неисправен регулировочный механизм зазора в приводе клапана (гидротолкатель)
Увеличенное осевое перемещение коленчатого вала
Увеличенный зазор в переднем коренном подшипнике
Проверить масло, при необходимости заменить новым, соответствующим климатическим условиям
Прочистить, проверить и в случае необходимости заменить гидротолкатель
Заменить упорный подшипник коленчатого вала
Заменить передний коренной подшипник
Стук прогретого двигателя в
режиме холостого хода
Ослаблены или изношены приводные ремни
Неисправен генератор или компрессор системы кондиционирования воздуха
Моторное масло не соответствует климатическим условиям эксплуатации
Увеличенный зазор в соединении поршень -поршневой палец
Увеличен зазор между цилиндром и поршнем
Натянуть, при необходимости заменить приводные ремни
Осмотреть, при необходимости заменить (отремонтировать) генератор или компрессор
Проверить масло, при необходимости заменить новым, соответствующим климатическим условиям
эксплуатации
Заменить поршень и (или) поршневой палец
Заменить поршень, при необходимости расточить цилиндр и хонинговать
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для возвратно преобразования-поступательного движения поршня во вращательное коленчатого движение вала.
Кривошипно-шатунный механизм блока из: состоит цилиндров с картером и головкой, поршней с поршневыми и кольцами пальцами, шатунов, коленчатого вала, поддона и маховика картера.
Кривошипно-шатунный механизм подвижных из состоит и неподвижных деталей.
К подвижным деталям поршни: относятся в сборе с кольцами и поршневыми пальцами, коленчатый, шатун вал, маховик.
К неподвижным деталям блок: относятся цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров или, поддон картера.
состоит Поршень из трех основных частей (рис 3) – уплотняющей, 5 – днища и 6 – направляющей части (юбки). Он изготавливается из или алюминиевого кремнисто-алюминиевого сплава, что значительно позволяет уменьшать массу двигателя в целом.
разных Днище двигателей имеет разнообразную форму: наиболее (плоскую распространены на карбюраторных двигателях, например на ЗМЗ двигателях), выпуклую (для большинства автомобилей ИЖ), например (фасонную, на дизелях). Оно в совокупности с головкой внутренней (ее цилиндра частью) составляет камеру сгорания, воспринимает которая давление расширяющихся газов.
В уплотняющей проточены части канавки для поршневых колец и Днище. юбки и уплотняющая часть — головка поршня, на расположены ней кольца (маслосъемные и компрессионные), количество соответствует которых определенной частоте вращения коленчатого типу и вала двигателя.
Диаметр головки поршня диаметра меньше направляющей части, а зазор между стенками и головкой цилиндра равен 0,4-0,6 мм. Это объясняется высоких возникновением температур при работе двигателя.
юбкой Между и зеркалом цилиндра также имеется при (от 10,04 до 0,08 мм зазор 80-90 С), который позволяет поршню свободно Юбка.
перемещаться имеет форму конуса, сечение является которого овалом. На ней расположены П- или Т-прорези образные, обеспечивающие юбке пружинящие свойства, а двигателю холодному — работу без стука и предупреждающие при заклинивание нагревании (у двигателей для автомобилей вместо ВАЗ прорезей в тело поршня заливается кольцо терморегулирующее или термокомпенсационная стальная пластина, у для двигателей дизелей прорезей тоже нет). цилиндре в Поршень устанавливается так, чтобы на прорези не боковое действовало давление при расширении (во время хода рабочего). Для охлаждения на внутренней стороне расположены юбки ребра. Там же располагаются бобышки, в имеются которых отверстия для поршневого пальца. под Отверстия поршневой палец смещается по ходу вправо на 1,5 мм движения (для уменьшения стука и перекашивания).
предотвращения Для задиров юбка поршня может покрыта быть тонким слоем олова или на около поршне торцов поршневого пальца делаются которые, углубления выполняют роль холодильников (отводят Поршневые).
тепло кольца разделяются на маслосъемные и компрессионные (Они. 4). рис предназначены для уплотнения, обеспечения отвода, герметичности тепла, масла. Изготавливаются из легированного или чугуна специальной стали. Имеют форму разрезной плоской пружины с зазором (замком), который для предназначен удобства установки и свободного расширения высоких при температурах. Для повышения износостойкости поршневое верхнее кольцо подвергается хромированию, а остальные тонким покрываются слоем олова или молибдена.
устанавливаются Кольца таким образом, чтобы замки колец соседних были бы смещены относительно друг некоторый на друга угол (90-180). Если имеется маслосъемное чугунное кольцо, то замки всех колец относительно на 90′ смещаются Друг друга. При наличии маслосъемных составных колец только замки компрессионных смещаются колец на равные углы.
Компрессионные кольца для предназначены уплотнения поршня в гильзе цилиндра. установке При компрессионные кольца сжимаются, что плотное обеспечивает прилегание их к поверхности цилиндра. Кольца канавках в располагаются поршня так, чтобы выточки на поверхности внутренней кольца были бы обращены вверх (в днища сторону). Нижнее компрессионное кольцо устанавливается чтобы, так конусность его наружной поверхности обращена была вниз. Изначально кольца подбираются с высоте 0,02—0,07 мм по зазором. Маслосъемные кольца предназначены для излишков удаления масла со стенок цилиндра и дальнейшего поддон их в отвода картера. В канавках поршня, предназначенных установки для этих колец, имеются отверстия, для предназначенные попадания масла внутрь поршня.
применяются Часто составные маслосъемные кольца (например, двигателях на встречаются для автомобилей ГАЗ, УАЗ, Зазор).
ЗИЛ в замке равен:
1) для верхних колец компрессионных 0,25— 0,60 мм;
2) для нижних компрессионных колец 0,15 0,40 мм;
3) чугунного для маслосъемного кольца 0,25— 0,60 мм;
4) для составных колец маслосъемных 0,8—1,4 мм.
Поршневой палец предназначен для соединения шарнирного поршня с верхней головкой шатуна. полым Изготавливается (в виде толстостенной трубки). Для чтобы того пальцы надежно работали при больших передаче усилий, они изготавливаются из сталей (или легированных углеродистых), подвергаются цементизации или высокочастотными закалке токами.
С шатуном поршневые пальцы разному по-соединяются. В зависимости от этого пальцы разделяются на плавающие и закрепленные (наиболее распространены). Плавающие пальцы так устанавливаются, чтобы могли свободно вращаться в втулке и бобышках, находящихся в верхней головке шатуна. исключения Для появления (из-за разного материала сопрягаемых стуков) деталей в бобышках при работе двигателя устанавливаются пальцы с натягом 0,005-0,015 мм (при 80-90"С).
предназначен Шатун для передачи усилий от поршня к валу коленчатому, изготавливается из легированной или углеродистой При. стали такте расширения (рабочего хода) он усилия передает, возникающие от давления газов на поршень, к при, а валу вспомогательных тактах (впуск, сжатие, передает) выпуск усилия от вала к поршню.
Нижняя крышка и головка соединяются болтами, затянутыми гайками, и шплинтами стопорят (или контргайками, шайбами).
Стальные устанавливаются вкладыши в нижнюю головку. Изнутри они тонким покрываются слоем антифрикционного оловянисто-алюминиевого Отогнутые. сплава усики (выступы) служат для проворачивания предотвращения и осевого смещения, они упираются в шатуна пазы и его крышки. Для впрыскивания вкладыше во масла, как и в нижней головке, имеется время.
Во отверстие работы двигателя шатун совершает движения сложные: возвратно-поступательное вдоль оси качательное и цилиндра относительно оси поршневого пальца.
В двигателях многоцилиндровых разница в массе шатунов должна более не быть 6 г (для уравновешенности).
Коленчатый вал для предназначен восприятия передаваемых шатунами усилий и крутящий их в преобразования момент, который затем трансмиссией колесам передается автомобиля. Изготавливаются из легированных сталей (или) штамповкой магниевых чугунов (отливкой).
Основными коленчатого частями вала являются (рис. 6):
Щеки и изготавливаются противовесы как одно целое (или болтами соединяются)- В щеках имеются каналы для масла подвода, которые служат и грязеуловителями, собирают из частицы масла изнашивания. Задний конец коленчатого имеет вала отверстие для установки подшипника вала ведущего коробки передач и фланца для маховика крепления.
Шатунная шейка и щека составляет или (кривошип колено).
Вал, у которого коренные расположены шейки с обеих сторон от шатунной шейки, полноопорным называется. Такие валы расположены, например, на ВАЗ автомобилях-2110, -2112. Они способствуют работоспособности повышению всего кривошипно-шатунного механизма. В двигателях разных количество коренных шеек разное, образном, в V-например восьмицилиндровом коренных шеек пять, а в может их шестнадцатицилиндровом быть 4 или 7- Количество шатунных совпадает реек с количеством цилиндров.
Вкладыши коренных и подшипников шатунных одинаковы по конструкции, различаются только покрываются, размерами антифрикционным сплавом, обеспечивающим высокие свойства антизадирные. Они устанавливаются в выемках верхней картера части и в крышках коренных подшипников.
Маслоотражатели и сальники самоподжимные, установленные на концах коленчатого вала, для служат предотвращения утечки масла из картера легковых (на двигателя автомобилях они устанавливаются на переднем вала конце или и на переднем и на заднем концах).
шейка Задняя коленчатого вала снабжена маслоотгонной имеющей, канавкой спиральную форму, и маслосбрасывающим гребнем, от через которого специальные отверстия масло попадает в картера поддон. К коленчатому валу крепится маховик (или непосредственно на фланце).
Маховик предназначен для поршней вывода из верхней и нижней мертвых точек, обеспечения для равномерности вращения вала на малых для, частотах передачи крутящего момента трансмиссии, облегчения для пуска двигателя, уменьшения перегрузок в движения начале автомобиля. Изготавливается из чугуна, балансируется в коленчатым с сборе валом, при установке центрируется на которому, к фланце он крепится (на некоторых автомобилях, например, на 740-КамАЗ, маховик крепится к коленчатому валу.
возможности Для вращения коленчатого вала стартером пуске при на его ободе имеется зубчатый Часто. венец на маховик наносятся метки, соответствующие мертвой верхней точке поршня первого цилиндра, этих кроме меток могут наноситься и другие метки установочные. К маховику крепится механизм сцепления.
Блок цилиндров представляет собой литой массивный корпус, на котором монтируются различные системы и механизмы двигателя. Рабочая поверхность цилиндров направляющей является при движении поршня и предназначена совершения для в ней рабочего цикла двигателя. отливкой Изготавливается из чугуна (например, для двигателей ЗИЛ, ВАЗ, КамАЗ). Плоскость разъема блока может цилиндров проходить через ось коленчатого может, а вала быть смещена относительно нее.
это — Картер нижняя часть блока цилиндров, в находятся нем опорные гнезда (рис. 7) для коленчатого подшипников вала. К нему снизу крепится для поддон масла. Подшипники скольжения под шейки опорные распределительного вала располагаются в отверстиях, средней в находящихся части блока цилиндров. Ее стенки быть могут отлиты как единое целое с или цилиндром же цилиндры изготавливаются в виде вставных Между.
гильз стенками блока и наружной поверхностью гильз вставных имеется специальная полость — рубашка предназначенная, охлаждения для жидкостного охлаждения двигателя. Ее могут стенки быть отлиты как единое цилиндром с целое или же цилиндры изготавливаются в виде гильз вставных.
К блоку цилиндров спереди прикреплена распределительных крышка шестерен, сзади — картер сцепления.
поверхность Внутренняя цилиндров из-за высокоточной обработки называется цилиндра зеркалом.
На него может быть нанесена для сетка удержания смазки.
В верхнюю часть устанавливаются цилиндров вставки (сухие гильзы) из легированного обладающие, чугуна высокой коррозийной и износостойкостью и предназначенные уменьшения для изнашивания (сухие гильзы запрессовываются в мокрые, деталь — омываются снаружи жидкостью для теплоты отвода, что обусловило их широкое применение).
установке При мокрые гильзы уплотняются сверху за выступания счет их над плоскостью разъема, а в нижней уплотняются части резиновыми кольцами или медными Головка.
прокладками блока или цилиндров предназначена размещения для камеры сгорания, там нее впускные расположены и выпускные клапаны, свечи зажигания (в форсунки — дизелях). Изготавливается из алюминиевого сплава. У двигателя быть может одна головка блока цилиндров (рядном при расположении) или две головки (образиой V-при компоновке), при V-образной компоновке возможно также наличие четырех головок — по головке на цилиндра три.
По форме камеры сгорания различны, карбюраторных, в например двигателях камера сгорания может полусферической быть, полуклиновой или смешанной.
В головку или (запрессовываются вставляются) седла впускных и выпускных запрессовываются и клапанов направляющие втулки клапанов. На головке располагаться могут каналы для подвода горючей охлаждающей, смеси жидкости и для отвода отработавших Головка.
газов крепится к блоку цилиндров равномерно шпильками затянутыми с гайками, болтами. Герметичность соединения металло обеспечивается-асбестовыми прокладками.
Поддон картера (часть нижняя картера) предназначен для защиты попадания от картера посторонних частиц, грязи, применяется резервуар как для масла. Изготавливается штамповкой из стали ластовой. Располагается ниже оси коленчатого Крепится. вала болтами, для уплотнения используются прокладки пробковые.
Читайте также: